试分析高铬铸铁的生产工艺要点

试分析高铬铸铁的生产工艺要点摘要：近年来，国内对高铬铸铁的生产形成了一套较为统一和科学的生产方法和体系，但在具体生产工艺上，仍有很多值得注意的地方，文章结合生产实际对高铬铸铁的生产工艺要点进行了分析，这对提高和改进高铬铸铁的生产工艺具有重要意义。关键词：高铬铸铁；生产工艺；要点目前我国高铬铸铁的生产工艺研究稳步推进。已经形成了较为统一和科学的生产工艺和体系，但是国内高铬铸铁铸件的质量却参差不齐，在实际生产过程中还有很多需要引起我们注意的问题，文章结合对高铬铸铁的生产工艺的多年研究和生产实践，详细论述了高铬铸铁生产工艺中的常见要点，希望能为高铬铸铁的生产提供有力的参考。1高铬铸铁生产工艺简述在铸铁铁件生产领域，高铬铸铁的生产和应用一直备受关注，由于高铬铸铁的优良的耐磨性和抗氧化性，在工业领域应用十分广泛，是一种十分可贵的合金碳化物，因此，高铬铸铁可以用于制造许多性能优良、抗外力磨损和适应高温差和流量冲击以及能抗酸碱和高温氧化物质的铸件。因此，就高铬铸铁的生产工艺而言，就需要在提高硬度的前提下，尽可能减少铸件的内应力，增加抗磨性，因为这无疑对延长使用铸件寿命和提高铸件的使用效率十分有利。因此对于高铬铸铁生产工艺的研究就必须充分考虑到合金碳化物的选择和熔炼技术，包括炉前处理工艺和铸造工艺的设计。近年来，随着复合变质处理技术和其它冶金处理技术的不断革新与进步，业内研究者在对传统冶金技术和高铬铸铁冶炼和生产工艺分析的基础上，通过不断试验，开发一种更现代冶金处理技术。这一技术主要通过实现铸态组织和亚温处理的马太组织来实现。这一先进生产工艺的发展和应用，改变了过去高铬铸铁在生产上的单一、简单的工艺设计流程。优质高铬铸铁一般由马氏体，部分合金碳化物和少量残余奥氏体等组成，在金属领域曾被誉为“第三代金属抗磨材料”，因为其具有优良的合金抗磨性能，此外在矿山、水泥、冶金、水电等重工业领域，高铬铸铁的应用也十分的广泛。目前，冶炼业内一般以含铬12％～20％的高铬作为标准来冶炼抗磨铸铁，这部分是因为在实际的应用中，有些特种泵工作条件恶劣。因此要提高高铬铸件承受磨损和腐蚀的能力，高铬铸件的自身的抗磨性和成分就显得十分的重要，反观国外生产企业，大多数采用含Cr23％～30％的高铬铸铁以提高高铬铸件耐磨件的性能和使用寿命，其中有代表性的有英国，常采用含Cr25％高铬铸铁生产杂质泵来挖掘海底砂石，使用寿命可达2年之久。国内的做法则不大相同，某些生产厂家常采用含铬量略高的高铬铸铁生产特种泵铸件，虽然取得一定效果，但在实际应用中，缺点比较突出，主要有使用寿命较低、质量不稳定、加工困难等问题。因此国内外对高铬铸铁的生产工艺的研究和实际的生产应用上并不同步，这就导致了在实际生产工艺的设计上出现的一些问题，要使我国高铬铸铁的生产工艺真正的与国际接轨，就必须对其生产工艺中的要点进行详细的阐述，以提高和改进高铬铸铁的生产工艺，制定统一的行业生产和操作规范，这样才能更好的解决生产实践中出现的问题。2高铬铸铁生产工艺的基本要点2.1科学应用冶金处理技术冶金处理技术是高铬铸铁生产中不可忽视的重要环节，它主要包括变质处理、孕育处理和微合金化处理。要优化高铬铸铁件的使用性能和耐磨效率，就必须尽可能的对冶金处理技术的各个环节进行优化设计，形成系统的操作规程。在使用性能上，传统冶金技术对高铬铸铁的处理所产生改性作用往往会受制于实际操作中的相关动力学条件，主要包括温度和物质成分浓度。通过一系列相关的实验和高铬铸铁生产过程可以发现，温度和物质成分浓度对高铬白口铸铁使用寿命的提高有着至关重要的影响。就冶炼温度而言，冶炼高铬铸铁控制温度一般以1520～1580℃为宜、冶炼处理温度则控制在1440～1480之间、而铸件浇注温度则在1380～1420℃之间为宜，此外冶炼过程中的高铬铸铁的含碳量应控制在2.4％～3.0％范围内。变质处理是冶金技术中的一项重要技术，变质处理可以合理改善合金碳化物的形态；筛查和净化出夹杂物质、提高铁液的纯净率，细化固体晶粒；。因此对于优质高铬白口铸铁的生产应常采用Re-Al-Bi-Mg复合变质剂对铁液进行分级复合变质，在孕育处理和微合金化处理上也必须遵循详细的操作生产方法，以确保高铬铸铁的生产质量，提供其使用性能特别是耐磨性。孕育处理技术也是冶炼过程中一项重要的技术，主要是通过改变、筛选和稳定碳化物形态；细化晶粒以增大增强厚大铸件在断面组织、性能的一致性。因此在在研究高铬铸铁的生产工艺中，我们应采用复合孕育剂对铁液实施分级复合孕育处理，以提高铸件的使用寿命这样才能更好的提高物质的抗衰退能力。而对于微合金化处理，则应坚持V、Mo、Ni或Cu、Mn元素的适当搭配并适量添加微量V、W、w、Nb等元素以实现铸态基体组织期望；形成Mc型碳化物。综上在高铬铸铁的生产工艺中冶金技术处理十分重要，这也与高铬铸铁的生产息息相关。2.2合理选定合金在高铬铸铁的生产工艺中，合金的选择也是十分重要的，选用的合金材料的搭配比例必须科学合理，这与高铬铸铁的铸造质量直接相关，例如碳、铬都可以极大的提高合金硬度，从而提高含碳量和增加碳化物数量，提高碳量的效果通常比提高铬量更显着，但是铸件的韧性也大大下降。由于特种泵铸件冲击负荷量较小，因此在实际生产中应选择高碳元素，合金含碳量可控制为2.5％～3.5％之间。而铬是高铬铸铁的主要合金元素，添加比重一般较大，因此含铬量定为26％～28％为宜。根据F.Mardeay的经验公式，合金基体的含铬量平均在14％左右，大于11.7％时，铸件的抗腐蚀性能较好。同时碳化物和铬的含量存在着一定的比例关系，这就需要考虑二者作为合金元素在高铬铸铁中的含量，以确保铸件具有优良的抗磨性能。铬大部分形成淬透性较差的合金碳化物因此须加人其它合金元素来改善。而钼元素可以用来提高合金淬透性，但是钼降低Ms点的作用并不显著，所以合金元素中的含钼量控制在1.35％～3.0％。硅可通过合金炉料带入或以脱氧剂形式加入。硅元素提高Ms点作用较大，但易降低了合金的淬透性。也应在选用时控制在1.5％～3.0％。此外在其它元素的选择上也有较为严格的标准，高铬铸铁中磷、硫的含量一般情况下应分别控制为小于0.1％和0.06％。这是因为微量合金元素w等的加入可细化晶粒，改变碳化物的形态和分布，增加材料硬度和耐磨性。2.3改进熔炼和炉前处理工艺，在高铬铸铁的生产工艺中除了要合理选用合金物质和提升冶炼技术外，还必须考虑到熔炼和炉前处理工艺的设计，一般而言，在实际的生产实践中，冶炼炉料常选用废弃钢、硅含量较低的生铁、高碳锰铁、电解铜、纯镍等物质，同时炉料搭配上还应考虑合金元素耗损率。由于铬耗损率较高，因此应选择在冶炼生产过程的后期加入。为了控制和降低高铬铸铁熔炼的成本，应尽量多加高碳铬铁。由于在实际冶炼中铬的耗损率大，不好控制碳量，熔炼时应选用电炉。选择炉衬时以碱性、酸性或中性炉衬为宜，选用酸性炉衬会较为经济。熔炼过程中可采用不氧化法。参考文献：[1]赵玉华，张利，李润霞，等Cr27高铬铸铁生产工艺的试验研究[J].铸造，2005，54(8).